Cunoaste lumea

Noutăți

Un nou instrument activează neuronii creierului prin combinarea ultrasunetelor

  •  
  •  
  •  

Tulburările neurologice, cum ar fi boala Parkinson și epilepsia, au avut un anumit succes de tratament cu stimularea creierului, dar acestea necesită implantarea unui dispozitiv chirurgical.

O echipă multidisciplinară de la Universitatea Washington din St. Louis, SUA, a dezvoltat o nouă tehnică de stimulare a creierului utilizând ultrasunete focalizate, care este capabilă să activeze și să oprească tipuri specifice de neuroni din creier și să controleze cu precizie activitatea motorie fără implantarea dispozitivului chirurgical.

Echipa, condusă de Hong Chen, profesor asistent de inginerie biomedicală la Școala de Inginerie McKelvey și de oncologie a radiațiilor de la Școala de Medicină, este prima care oferă dovezi directe care arată activarea neinvazivă, de tip celular, specifică a neuronilor din creier de mamifer prin combinarea efectului de încălzire indus de ultrasunete și a geneticii, pe care le-au numit sonotermogenetică.

Este, de asemenea, prima lucrare care arată că combinația ultrasunete-genetică poate controla robust comportamentul prin stimularea unei ținte specifice adânc în creier.

Rezultatele celor trei ani de cercetare, care au fost finanțate parțial de Inițiativa BRAIN a Institutului Național de Sănătate, au fost publicate online în Stimularea Creierului la 11 mai 2021.

Echipa senioră de cercetare a inclus experți atât de la Școala de Inginerie McKelvey, cât și de la Școala de Medicină, inclusiv Jianmin Cui, profesor de inginerie biomedicală; Joseph P. Culver, profesor de radiologie, fizică și inginerie biomedicală; Mark J. Miller, profesor asociat de medicină în Divizia de Boli Infecțioase din Departamentul de Medicină; și Michael Bruchas, fost al Universității Washington, acum profesor de anestezie și farmacologie la Universitatea din Washington.

Putem muta dispozitivul cu ultrasunete purtat pe capul șoarecilor în mișcare liberă pentru a viza diferite locații din întregul creier”, a spus Yaoheng Yang, primul autor al lucrării și un student absolvent în inginerie biomedicală. Deoarece nu este invazivă, această tehnică are potențialul de a fi extinsă la animale mari și potențial la oameni în viitor.

Lucrarea se bazează pe cercetările efectuate în laboratorul Cui, care a fost publicat în Scientific Reports în 2016. Cui și echipa sa au descoperit pentru prima dată că ultrasunetele pot influența activitatea canalului ionic și ar putea duce la modalități noi și neinvazive de a controla activitatea celulelor specifice.

În activitatea lor, au descoperit că ultrasunetele focalizate modulează curenții care curg prin canalele ionice în medie cu până la 23%, în funcție de intensitatea canalului și a stimulului.

În urma acestei lucrări, cercetătorii au găsit aproape 10 canale ionice cu această capacitate, dar toate sunt mecanosensibile, nu termosensibile.

Lucrarea se bazează, de asemenea, pe conceptul de optogenetică, combinația expresiei vizate a canalelor ionice sensibile la lumină și livrarea precisă a luminii pentru a stimula neuronii adânci în creier.

În timp ce optogenetica a descoperit din ce în ce mai mult noi circuite neuronale, este limitată în adâncimea de penetrare datorită împrăștierii luminii și necesită implantarea chirurgicală a fibrelor optice.

Sonothermogenetics are promisiunea de a viza orice locație din creierul mouse-ului cu o rezoluție la scară milimetrică, fără a provoca daune creierului, a spus Chen. Ea și echipa continuă să optimizeze tehnica și să își valideze în continuare concluziile.

Materiale furnizate de Universitatea Washington din St. Louis. Original scris de Beth Miller.


Cunoaşte Lumea --> Prima pagină


  •  
  •  
  •  

Adauga un comentariu

Adresa de email introdusa nu va fi publicata.
Comentariile care conțin cuvinte obscene și limbaj violent sau care instigă la ură și discriminare nu vor fi publicate!


*


Termeni si conditii